无功功率补偿柜动态响应检测方法介绍与分析

2013-09-01张业真

电气技术 2013年9期

张业真

（福建省产品质量检验研究院，福州 350002）

随着大机组、超高压电网、感性设备多元化的形成，需要线路中提供更多的无功功率，不仅降低供电变压器及输送线路的损耗，也降低了供电效率。无功功率补偿装置作为电力系统中所消耗，一种新型补偿装置，主要利用电容器进行补偿。不仅可以提高功率因数还可以对电力系统设备中的无功功率进行有效、正确地补偿。并能有效的提升电压，保证电压的稳定性。

1 标准试验方法分析

在标准GB/T15576.-2008中7.14条规定动态响应时间检测方法：首先将装置放在自动工作状态，给装置施加额定电压，在主电路中投入大于设定值的感性负荷，检测感性负荷电压的变化，并记录该时刻为T1，同时检测电容器投入的电流变化，记录补偿电容器输出电流发生变化的时刻T2，则T2-T1为装置的动态响应时间T。试验做3次取最大时间T值[1]。

从标准中，可以发现标准并没有规定相应的参数设定以及电路原理图。而随着现在更多型式的电容补偿装置的生产，以及无功功率控制器的多元化，在检测此项目时，会遇到无法补偿，电容器无法投入等问题。本文就根据此检测项目，利用波形进行有效的分析补偿方法与补偿时间过程，以及在发生无法补偿时。

2 试验方法介绍

2.1 电路工作原理

无功功率补偿是针对感性负载而言的，因为纯感性负载只消耗无功[2]。由于电网中的负载大多都是消耗无功的（如变压器、电动机、白炽灯等），为了降低由感性负载造成电网的无功功率损失带来的电网不稳定。因此需要对电力系统进行无功补偿保证电网安全稳定运行。

试验电路图如图1所示。图中S是试验用电源，D是被测产品连接点。在试验之前，可以用B整定用临时连接线拍摄一组感性试验电流。前接阻抗 Z1短接，不投入。后接阻抗Z2也就是负载阻抗，把电阻短接，投入一部分电感。拍摄出来的预期电流为45A。

图1 试验电路图

当预期电流拍摄完成后，可以在D被测产品点接入检测的产品，如图2所示是实际产品原理图。在配电回路出线端接入负载，投入电流为预期拍摄的电流45A。其中，图1中CJ是试验时外接负载端的接触器，把接触器的控制电源接入SP程控器。利用操作控制台进行就近操作。不仅可以控制整个电路的通电时间，还可以保证设备与人员安全。

图2 实际产品原理图

2.2 产品预期整定

电容器投入方式为自动投入，控制器设置投入延时时间为2s，切除延时时间为2s，功率因数下限值为 cosφ=0.90，上限值为 cosφ=0.95。cosΦ超前且＞0.95，滞后且＞0.90，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到cosΦ不满足要求时，如 cosΦ滞后且＜0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如cosΦ＜0.95，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。

3 试验数据分析

试验以一台名称为综合配电箱，额定容量为315kvar，补偿容量为 140kvar，单相补偿电容容量为6.6kvar，三相补偿电容容量为20kvar。投入预期拍摄的电流，测试它的动态响应时间波形，如图 3所示，是在采集三相波形的基础上，剪切一相Ia来分析。从图中第二通道Ia可以看出，根据标准GB/T15576-2008规定。其中，T1是感性负荷电压的变化时刻，T2是补偿电容器输出电流发生变化的时刻，那么T2～T1就是装置的动态响应时间T。测得T时刻时间为：631ms。这段时间也是预期投入的感性电流，测得额定电流为：43.8A。那么这段时间就是无功补偿装置控制器从线路中出现感性电流消耗无功到电容器开始准备补偿。T这段响应时间可以根据无功补偿控制器中的延时投入功能进行相应的设置。

图3 动态响应单相波形

T0这段时间是电容器投入的电流时间为1955ms，测得电流为23A。当检测到线路已经对无功进行有效相应的补偿后，用SP手动切除CJ控制电源，此时测得这段时间为T0。T3是当 SP切断负载端的感性负载，由于无功补偿装置进线端与感性负载端是并联关系，因此，在SP切断负载端时，无功补偿装置主回路还是有电。电容与电感电流关系如图4所示。